Institut national de l’environnement industriel et des risques (6,3 M€)

La recherche à l’Ineris vise à alimenter l’expertise que l’Institut met à disposition des pouvoirs publics et des entreprises dans le domaine de la prévention et la maîtrise des risques industriels et environnementaux. Les priorités de l’Institut sont détaillées dans le contrat d’objectifs et de performance (COP) et regroupées au sein de thèmes structurants.

La recherche représente environ 20 % de l’activité de l’Ineris. Elle est financée en partie par des subventions publiques, par les succès sur des appels à projets de recherche nationaux et européens ainsi que les contrats de recherche partenariale avec des entreprises.

Le contrat d’objectifs et de performance se fixe comme objectif de maintenir le financement de la recherche à la hauteur de 20 % du budget de l’INERIS, soit plus de deux fois la part liée au programme 190. Cette ambition implique une forte mobilisation dans la réponse aux appels à projets de recherche nationaux et européens, en s’appuyant sur les atouts importants de l’Institut en termes de plateformes expérimentales et de modélisation et un vaste réseau de partenaires en France et à l’étranger.

Les partenariats noués par l’Institut en matière de recherche ont souvent une dimension européenne, nationale ou régionale, comme en témoigne l’important taux de succès des participations à des projets de recherche, en particulier européens (42 % de taux de succès en 2019, supérieur à l’objectif fixé de 25 % par le COP). L’Institut est également acteur de nombreux réseaux de partenaires au niveau national et régional, que ce soit avec des acteurs académiques, d’autres établissements publics ou des entreprises privées. Il participe ainsi à trois alliances nationales de recherche (AllEnvi, Ancre et Aviesan) et à deux unités mixtes de recherche dans les domaines de la toxicologie prénatale (Peritox avec l’UPJV d’Amiens) et de l’écotoxicologie (Sebio avec les universités de Champagne-Ardenne et du Havre-Normandie.)

La recherche à l’Ineris s’appuie largement sur des plateformes d’essai, souvent à grande échelle, ainsi que sur une culture affirmée de l’expérimentation et de la modélisation numérique dans le but de mieux appréhender la survenue et la complexité des phénomènes dangereux. L’Institut est par ailleurs très attentif à la production scientifique issue de cette activité. Le nombre d’articles publiés dans des revues à comités de lecture référencées dans la base ISI Web of Science a atteint 97 en 2019 (identique à 2018). Ces publications sont pour la plupart associées à des travaux de thèses de doctorat. Fin 2019, 38 doctorats étaient en cours. Durant l’année, 13 thèses de doctorats et 2 habilitations à diriger des recherches ont été soutenues et 13 nouvelles thèses ont commencé.

Outre la validation des travaux par les pairs au travers du processus de publication, l’Institut s’appuie sur des instances de gouvernance scientifique qui l’accompagnent dans l’évaluation des équipes, des axes de recherche et des livrables développés. Le 16 mai 2019, le séminaire des orientations scientifique et technique réunissant l’ensemble des instances de gouvernance a ainsi porté sur la revue des missions et des activités de l’Institut avec son ministère de tutelle, en vue de la préparation du prochain contrat d’objectifs et de performance pour la période 2021-2025.

Au cours de leurs réunions semestrielles, le conseil scientifique et les trois commissions scientifiques spécialisées de l’Ineris se sont exprimés sur les travaux, projets et perspectives de recherche portés par les différents pôles des directions opérationnelles. Deux d’entre eux ont fait l’objet d’une évaluation particulière en 2019 : le pôle Analyse et gestion intégrée des risques de la direction des risques accidentels et la direction des risques du sol et du sous-sol.

Par ailleurs, l’Ineris a remis en octobre 2019 son rapport d’autoévaluation au Haut Conseil de l’évaluation de la recherche et de l’enseignement supérieur, en vue de sa prochaine évaluation, prévue en mars 2020.

La subvention pour charges de service public allouée à l’IRSN au titre du programme 190 s’élève à 168,1M€ pour l’exercice 2019.

- Recherche et missions de service public (110,8)

Les programmes de recherche mis en œuvre par l’IRSN visent principalement la réduction de la sensibilité des installations et activités utilisant des rayonnements ionisants aux différents risques pouvant les affecter, la compréhension des phénomènes qui peuvent être à l’origine d’accidents majeurs, l’amélioration de l’efficacité des parades envisageables, le développement des connaissances qui sous-tendent le cadre des actions de protection, et la mise au point des techniques et outils opérationnels dont l’Institut a besoin pour remplir ses missions (métrologie des rayonnements ionisants, bases de données, outils de calcul et de modélisation,…).

Pour ce qui concerne la recherche en sûreté nucléaire, les activités de recherche menées par l’IRSN se sont principalement inscrits en 2019 dans le cadre des projets DENOPI et PERFROI, financés par le Programme des Investissements d’Avenir « Recherche en Sûreté Nucléaire et en Radioprotection », consacrés à l’étude des accidents de perte de refroidissement du combustible nucléaire lors de leur entreposage en piscine ou lors de leur utilisation en réacteur, et à leur conséquences potentielles en matières de dégradation du combustible. Parallèlement il convient de noter la finalisation de deux programmes de recherche d’envergure en lien avec les accidents graves, l’un consacré à l’étude de la rétention du corium en cuve, le programme européen IVMR, l’autre consacré à l’étude du comportement des produits de fission dans le but d’être en capacité d’évaluer précisément les potentiels rejets dans l’environnement en cas d’accident graves de réacteur, le programme international STEM-2, conduit sous l’égide de l’OCDE.

Dans le domaine du stockage géologique des déchets nucléaires, et dans la perspective de Cigeo, les recherches menées par l’IRSN ont porté principalement sur l’évolution du comportement mécanique et chimique des matériaux cimentaires sous l’effet du vieillissement, avec la réalisation de tests sur la station expérimentale de Tournemire.

Dans le domaine de la recherche en matière d’environnement et plus précisément sur les transferts de radionucléides vers les écosystèmes pour réduire les incertitudes sur les conséquences radiologiques en situation post-accidentelle, l’IRSN a poursuivi le pilotage du projet AMORAD, financé par le Programme des Investissements d’Avenir « Recherche en Sûreté Nucléaire et en Radioprotection », avec le lancement de la phase II du projet qui vise à développer, sur la base des connaissances acquises lors de la phase I, des outils d’aide à la décision en matière de gestion post-accidentelle, intégrant une réflexion sur l’évaluation du bénéfice d’actions de remédiation.

Pour ce qui concerne la recherche sur les effets des rayonnements ionisants sur les personnes, les actions menées par l’IRSN sont conduites selon des approches combinées telles que les études épidémiologiques, les études radiotoxicologiques et radiobiologiques. Dans ce cadre, l’IRSN a notamment initié en 2019 une étude épidémiologique en collaboration avec Air France et Santé Publique France, visant à étudier les effets sur les personnels navigants des expositions aux rayonnements ionisants (rayonnement cosmique) lors des vols. En support aux études sur les effets biologiques sur les rayonnements ionisants, l’IRSN a réalisé les premières expérimentations sur des cellules avec la nouvelle ligne d’irradiation MIRCOM et entrepris conjointement de définir les performances du microfaisceau pour différents types d’ions et à différentes énergies. Dans le domaine des études de toxicologie, l’IRSN a poursuivi ses travaux sur l’impact d’une contamination interne à l’uranium sur le développement de pathologies rénales, dans la perspective potentielle d’identifier, à terme, les mécanismes et les biomarqueurs susceptibles permettant de détecter de manière précoce le développement d’un cancer rénal. En complément de ces études, l’IRSN a poursuivi en 2019 ses travaux sur l’exploitation du champ de la thérapie cellulaire pour le traitement de lésions radio-induites.

 Appui aux pouvoirs publics (3,3 M€)

L’appui aux pouvoirs publics couvre des activités relevant du domaine de l’environnement, de la gestion des situations d’urgence et de la protection des travailleurs contre les rayonnements ionisants. Ces activités sont programmées au moyen de conventions pluriannuelles et de protocoles annuels liant l’IRSN aux directions ministérielles concernées. Elles concernent notamment, la surveillance des travailleurs exposés aux rayonnements ionisants, la surveillance radiologique des denrées alimentaires ou bien encore le suivi des anciens sites miniers d’Uranium. Dans le cadre de son appui à la Direction Générale de la Santé, l’IRSN a réalisé en 2019 à une expertise sur la qualité radiologique relative tritium dans les eaux destinées à la consommation humaine. A la demande des pouvoirs publics, l’IRSN a également réalisé des interventions planifiées ou en urgence visant à réaliser des caractérisations radiologiques ou procéder à des levées de doute dans des lieux publics ou privés, ainsi que sur des sites contaminés du fait d’activités industrielles passées ou à l’utilisation de matériaux radioactifs d’origine naturelle. L’IRSN a pris une part active au débat public sur le 5^ème PNGMDR, notamment au travers de participations au rencontres organisées sous l’égide de la CPDP et par la production de deux rapports, l’un sur l’analyse des possibilités d’entreposage à sec des combustibles usés et l’autre dressant un panorama international des recherches sur les alternatives au stockage géologique des déchets HA-MAVL.

- Appui à l’Autorité de sûreté nucléaire (35,9)

Les activités de l’IRSN en appui à l’ASN s’inscrivent, depuis plusieurs années, dans un contexte d’accroissement de la demande d’expertise, avec notamment parmi les sujets les plus importants la mise en service du réacteur EPR, le réexamen périodique des réacteurs de 900 MWe dans le cadre de leur quatrième visite décennale, la mise en œuvre de l’ensemble des modifications matérielles sur les 58 réacteurs en exploitation prescrites dans le contexte du renforcement de la sûreté suite à l’accident de Fukushima et la généralisation des réexamens de sûreté à l’ensemble des installations du cycle du combustible..

L’année 2019 a été largement marquée par les nombreuses expertises menées dans le cadre du réexamen périodique des réacteurs du palier 900MWe associée à leur quatrième visite décennale. En particulier, l’IRSN a présenté au groupe permanent d’experts pour les réacteurs nucléaires, placé auprès de l’ASN, son analyse des études d’accidents, des études probabilistes de sûreté associées et des études relatives aux agressions internes et externes. L’IRSN a également présenté son analyse des justifications apportées par EDF en vue d’une prolongation de durée de vie des cuves des réacteurs du palier de 900 MWe. Concernant le réacteur EPR, l’IRSN a été plus particulièrement sollicité dans le cadre de l’évaluation des dispositions proposées par EDF pour justifier les écarts détectés sur plusieurs soudures des circuits secondaires principaux, en particulier celles dites en exclusion de rupture situées sur les lignes principales de vapeur.

D’autres expertises majeures réalisées par l’IRSN ont été réalisées en 2019 telles que celles liées aux réexamens de sûreté de l’usine de retraitement du combustible UP2 800 sur le site de La Hague et des laboratoires constitutifs de l’installation ATALANTE située sur le site de Marcoule. L’ensemble de ces expertises et leurs conclusions ont été présentées au groupe permanent d’expert pour les usines, placé auprès de l’ASN.

- Sûreté nucléaire et radioprotection des activités de défense, contrôle des matières nucléaires, protection contre la malveillance (18,1 M€)

Dans le domaine de la sûreté des installations de défense, l’IRSN a finalisé en 2019 l’expertise des dossiers relatifs à l’autorisation de chargement de combustible et à la divergence du réacteur du premier sous-marin nucléaire d’attaque le « Suffren », de type Barracuda ; l’inauguration officielle du navire eu lieu en juillet 2019 et la divergence du réacteur en décembre 2019. Ces actions d’expertises prioritaires de l’Institut menées en appui à l’Autorité de sûreté nucléaire de défense ont concerné également les infrastructures d’accueil associées à ce projet.

S’agissant de la sécurité nucléaire, l’IRSN a réalisé l’ensemble des actions de concours technique qui lui sont confiées concernant la tenue de la comptabilité nationale des matières nucléaires, ainsi que la gestion et le suivi opérationnel des transports de matières nucléaires. Dans le cadre de l’appui technique qu’il apporte au HFDS du ministère chargé de l’énergie, l’IRSN a réalisé l’examen des dossiers soumis par les exploitants dans le cadre de la mise en conformité de leurs installations au regard des exigences de protection contre les actes de malveillance ou de terrorisme. Le projet de refonte du décret PCMNIT a fait l’objet d’un examen approfondi. Le travail sur le projet de refonte de la Convention d’appui technique entre l’IRSN et le service du Haut fonctionnaire de défense et de sécurité du MTES pour les années 2020- 2024 s’est déroulé au second semestre 2019 en vue d’une signature début 2020.

S’agissant de l’application par la France des traités internationaux de non-prolifération nucléaire (traité Euratom, accord de garanties AIEA et protocole additionnel, accords bilatéraux) et d’interdiction des armes chimiques (Convention sur l’interdiction des armes chimiques), l’IRSN a mené ses missions de concours et d’appui technique, en assurant la centralisation et la retransmission aux organismes de contrôle, des déclarations des exploitants et en réalisant l’accompagnement des inspections internationales diligentées par l’AIEA et Euratom pour ce qui concerne le domaine nucléaire, et par l’OIAC pour le domaine de la chimie (incluant l’adhésion au programme de mentorat de l’OIAC).

La subvention pour charges de service public versée à l'IFSTTAR au titre de l’année 2019 s’élève à 85,5 M€.

Le budget 2019 a été construit afin d’allouer les crédits nécessaires à la réalisation des objectifs du Contrat d’objectifs et de performance 2017-2021 passé entre l’État et l’IFSTTAR via les trois axes scientifiques du COP :

- axe 1 « Transporter efficacement et se déplacer en sécurité » ;

- axe 2 « Améliorer l’efficience et la résilience des infrastructures » ;

- axe 3 « Aménager et protéger les territoires ».

L’institut s’est organisé pour améliorer ses actions dans l’élaboration et la mise en œuvre des politiques publiques. L’année 2019 se caractérise sur ce point par l’accroissement de l’engagement de l’Ifsttar en termes d’actions et de séminaires de transfert auprès des pouvoirs publics (séminaire de prospective comme « ville et énergie » en juin 2019, atelier « Vie Robomobile », etc.). L’Ifsttar participe activement à plusieurs instances nationales en appui aux politiques publiques : présidence du conseil scientifique de France Mobilités, représentation de la recherche publique au bureau du Comité Stratégique de Filière « Transformation et valorisation des déchets ».

« Transporter efficacement et se déplacer en sécurité » :

L’Ifsttar conduit des recherches pour améliorer la fiabilité des transports de personnes et de marchandises, dans leurs différents modes et usages, à coûts et externalités maîtrisés, et progresser dans les systèmes et services pour une mobilité multimodale, intelligente, propre et sans couture. L’expertise de l’institut est sollicitée dans le cadre de la politique de sécurité routière pour renforcer la sécurité et l’ergonomie des déplacements, pour une mobilité sereine et respectueuse de la vie humaine.

L’Ifsttar a notamment apporté sa contribution à la députée L. Gayte pour sa mission sur la sécurité des passages à niveaux, à l’alliance pour la décarbonation des transports par son concours au livre blanc, dans le cadre du programme national d’expérimentations pour le développement du véhicule autonome (EVRA) en proposant les scénarios les plus critiques et en contribuant à une des deux réponses retenues (ENA). L’Ifsttar contribue à l’atelier prospectif sur la vie robomobile piloté par la DGITM sur le volet relatif aux impacts sur les modes de vie.

« Améliorer l’efficience et la résilience des infrastructures » :

L’institut participe au développement d’une économie circulaire de la construction, par l’accroissement de l’usage de matériaux renouvelables et de bio-matériaux alternatifs. La transition numérique et énergétique conduit à rechercher de nouvelles générations d’infrastructures de transport et de production de l’énergie.

Dans ce cadre, l’Ifsttar a été auditionné sur la sécurité des ponts et les éléments apportés ont été incorporés dans le rapport sénatorial du 26 juin 2019.

« Aménager et protéger les territoires » :

L’Ifsttar contribue à l’aménagement durable des territoires, notamment urbains, il cherche à mieux anticiper les risques naturels et climatiques pour augmenter la résilience des villes et des territoires, réduire leur vulnérabilité et protéger les populations.

Un policy brief du T20 (forum des think tanks des pays du G20) sur la résilience des infrastructures a été présenté à Tokyo en mai 2019. Une chaire a été signée en juin 2019 avec la Métropole du Grand Paris pour soutenir la politique d’économie circulaire. L’étude prospective MIRE, qui vise à estimer les impacts de la révolution des usages de la mobilité sur les infrastructures routières et leurs équipements, a été produite en mars 2019. L’Ifsttar a participé au comité d’experts pour le suivi de l’étude des risques d’effondrement de la falaise de Bonifacio. France Stratégie s’est appuyée sur l’Ifsttar dans le cadre d'une de son travail sur la mobilité dans les territoires périphériques.

L’Ifsttar a développé son partenariat phare avec le centre de recherche de l’Allemagne pour l’aéronautique et l’astronautique (Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt ) et concrétisé plusieurs nouveaux partenariats avec le Canada, le Japon et l'Italie.

Par ailleurs, en ce qui concerne la promotion de l’excellence scientifique et le transfert technologique, l’Ifsttar a poursuivi quatre projets fédérateurs conçus en 2017 sur les sujets suivants « Ville 2050 », « Mobilités et transitions numériques », « Infrastructures et transition énergétique » et « Voyageur virtuel ». Des réunions et séminaires ainsi que deux comités opérationnels ont été organisés. Ces projets fédérateurs alimentent la réflexion transversale dans l’établissement et préparent ainsi les futurs axes stratégiques.

Le Centre scientifique et technique du bâtiment (CSTB) est un établissement public industriel et commercial qui reçoit pour mission de l’État de procéder ou faire procéder à des recherches scientifiques et techniques directement liées à la préparation ou à la mise en oeuvre des politiques publiques en matière de construction et d’habitat. Les recherches prévues contribuent à la transition écologique et énergétique, à la transition numérique et à la compétitivité du secteur.

Afin de répondre à ces grands enjeux, l’activité du CSTB se structure autour de quatre orientations stratégiques : la performance globale, l’innovation, la transition numérique du bâtiment et les villes et territoires. Il s’agit notamment de réaliser de nouvelles avancées vers une démarche globale de performance environnementale ou de proposer une approche au niveau du quartier et de l'îlot urbain, avec mutualisation des consommations et productions. Il s’agit encore de faire émerger de nouveaux modes constructifs permettant une meilleure qualité ou une baisse des coûts de construction, une adaptation des bâtiments aux enjeux du vieillissement ainsi qu’une montée en compétence des professionnels. Par exemple, le CSTB contribue significativement à la transition numérique de l’ensemble de la filière, en particulier au travers du développement du projet de maquette numérique.

Le CSTB développe des activités de recherche et d’expertise à destination de l’ensemble des acteurs du secteur de la construction et de la ville durable. Il répond ainsi aux questions posées à la recherche par les ministères, les collectivités territoriales et répond aux appels à projets de l’ANR, de l’ADEME, du FUI et du programme européen de recherche et d’innovation Horizon 2020, ainsi qu’aux besoins de travaux scientifiques des entreprises privées vers lesquels il a réorienté sa recherche pour compenser la baisse de sa subvention depuis 2015. Il active de nombreux partenariats avec d’autres laboratoires publics et universités.

En 2019, la subvention versée au centre scientifique et technique du bâtiment (CSTB) au titre du P190 s’est élevée à 14 M€, versés sous forme d’une subvention d’investissement. 

Comme ces dernières années, la dotation a été utilisée très majoritairement pour financer des projets de recherche, projets qui constituent des actifs de recherche par l’immobilisation des coûts, hors frais généraux. Ainsi le développement de 56 actifs de recherche (dite 100% ou collaborative) a été financé avec la subvention d’investissement. Le reliquat a financé de l’investissement matériel. 

Il convient de noter que la diminution sur la période 2015-2019 de la subvention accordée au CSTB par le programme 190 a amené l’établissement à réorienter ses activités de recherche vers un financement par les acteurs socio-économiques, alors même que ses thématiques de recherche s’inscrivent dans les champs prioritaires des politiques publiques (notamment la feuille de route pour la transition écologique). Cette situation paradoxale a eu pour conséquence une orientation des recherches pour répondre aux besoins du marché. Cela a constitué à la fois une force pour le transfert vers les acteurs socio-économiques et un facteur de risque quant à la capacité du CSTB à renouveler ses compétences et à développer ses connaissances à moyen terme sur les champs majeurs des politiques publiques. 

La subvention pour charges de service public versée à l’Anses en 2019 au titre du P190 s’est élevée à 1,5 M€.

Comme chaque année, l’Anses a lancé fin 2018 le millésime 2019 de son appel à projets de recherche du programme national de recherche en environnement-santé-travail (PNREST). Ce programme ambitionne de conduire les communautés scientifiques à produire des données utiles aux différentes phases de l'analyse du risque sanitaire et, ainsi, à rapprocher recherche et expertise scientifique. L’appel à projets 2019 porte plus particulièrement sur l’évaluation et l’analyse des risques environnementaux pour la santé humaine, en population générale ou au travail. Il soutient également des projets relatifs aux risques pour les écosystèmes et à la qualité des milieux. Ces travaux concernent notamment les domaines suivants : nuisances sonores, rayonnements non ionisants, fibres minérales, nanomatériaux et nanoparticules, exposition aux produits phytopharmaceutiques, agents chimiques et polluants émergents, lutte anti-vectorielle, etc. Douze nouveaux projets ont été financés en 2019 au titre du programme 190.

Le CEA développe des technologies pour répondre aux enjeux climatiques nationaux et mondiaux dans l’objectif de limiter des émissions de gaz à effet de serre, en particulier les émissions de CO₂ (par limitation, capture et transformation), qui s’appuie sur des approches innovantes notamment issues de la recherche amont par les équipes du CEA et de ses partenaires.

Les domaines couverts concernent la production énergétique (solaire photovoltaïque, solaire thermique et thermodynamique, bioressources, bioénergies…), l’articulation avec les autres composantes du mix énergétique (insertion dans les réseaux électrique et gaz existants, moyens de stockage), la réduction de la consommation énergétique (véhicules électriques, meilleure gestion de la consommation des bâtiments et des infrastructures).

Énergie solaire (19,9 M€)

La recherche conduite par le CEA dans le domaine de l’énergie solaire se positionne sur l’ensemble de la chaîne de la valeur, du matériau à l’intégration dans les systèmes.

En 2019, dans le cadre du déploiement de la technologie Premium Hétérojonction (HET), le CEA a validé la réalisation d’une cellule HET à 24 % de rendement grâce à l'amélioration des procédés de fabrication. Par ailleurs, en collaboration avec la société ENEL, le CEA a réalisé des premiers prototypes de modules légers basés sur une architecture de type bifaciale visant à réduire le poids et à apporter une solution au recyclage des modules. Une première performance de 350 W a été obtenue avec des cellules de rendement de 21,3 % en moyenne, pour un poids de 7,3 kg, ce qui représente une amélioration du rapport rendement/poids.

Dans le cadre de ses travaux sur les pérovskites, le CEA a décliné, en 2019, une nouvelle formulation de couche d’interface de nanoparticules de SnO₂, et optimisé ses procédés de dépôts sur la nouvelle plateforme RESTAURE du Laboratoire d'innovation pour les technologies des énergies nouvelles et les nanomatériaux (LITEN) situé à l’Institut national de l’énergie solaire (INES).

Bioressources et bioénergie (1,9 M€)

Le CEA mène des recherches dans le domaine des bioressources et développe notamment des procédés (préparation, gazéification, procédés humides, etc.) qui requièrent de fortes compétences, notamment dans la modélisation et la mise en œuvre des réacteurs.

Au cours de l’année 2019, les développements sur les microalgues (capacité catalytique) et sur des bioréacteurs innovants ont été déclinés, notamment sur les équipements spécifiques de la plateforme Microalgues de la Plate-forme régionale de transfert technologique (PRTT) installée à Cadarache. Un premier contrat structurant a été signé avec la société Total sur cette thématique.

Stockage et vecteur hydrogène (25,6 M€)

Le CEA mène une R&D allant de la chimie des matériaux, la modélisation multi-physique et multi-échelle, à la réalisation des composants, et leur intégration dans des systèmes fonctionnels. Depuis quelques années, le CEA accompagne la mise en place d’une filière européenne dédiée aux batteries, avec une réflexion stratégique autour d’un partenariat avec la société SAFT.

Dans le domaine de l’hydrogène, l’objectif des développements du CEA est de faire émerger une filière nationale complète sur l’ensemble de la chaîne de valeur (production, stockage, conversion) dans un schéma associant les grands groupes français et des équipementiers.

Dans le domaine des batteries, le CEA a validé le procédé d’obtention d’électrodes fonctionnelles d’accumulateur lithium-ion, en voie sèche ou avec une teneur réduite en solvant, dans le cadre d’un programme industriel avec la société SAFT. Les électrodes testées présentent des performances prometteuses pour des systèmes de batteries plus solides.

Dans le domaine des piles à combustible à membrane d'échange de protons (PEMC), le CEA a renforcé ses partenariats stratégiques avec des grands industriels et ses collaborations internes. Il s’est positionné au meilleur niveau international en terme de simulation 3D des PEMC avec le logiciel appelé « TRUST_FC ». Avec le système de pile à combustible élaboré par le CEA, le bateau « Energy Observer » a parcouru 18 000 km, depuis 2017, sans aucune défaillance de la pile.

Les premiers investissements ont été conduits afin de doter le CEA d’un atelier pilote capable de conforter la technologie d’électrolyse vapeur à haute température (EHT) et de préfigurer les premières étapes d’une ligne de production. À ce titre, les équipements commandés, dimensionnés pour la fabrication de plusieurs stacks par semaine, ont été mis en service : des premiers stacks de 25 cellules ont été fabriqués sur la nouvelle ligne grâce au four de conditionnement nouvellement acquis. Le niveau de performance est similaire à celui obtenu sur les précédents stacks, soit 100 A (1 A/cm²), validant ainsi le process. Le CEA travaille actuellement à l’optimiser afin de finaliser un premier démonstrateur de 50 kW réversible en 2020.

Gestion de l’énergie : réseaux et efficacité énergétique (14,1 M€)

Les réseaux électriques sont abordées à travers une approche système (gestion globale du cycle production - stockage - utilisation de l’énergie non nucléaire décarbonée), reposant sur l’interdisciplinarité des sources (nucléaire, thermique, solaire…), en privilégiant les démonstrateurs à l’échelle de mini-réseaux de quartiers ou en sites isolés.

Les travaux d’IFPEN dans le domaine des nouvelles technologies de l’énergie (NTE) s’articulent autour des axes du COP 2016-2020, à savoir : la recherche et l’innovation selon les priorités stratégiques « Mobilité durable » et « Énergies nouvelles », la recherche fondamentale transverse, ainsi que la formation diplômante et le soutien à la compétitivité des entreprises innovantes de taille modeste. Les travaux d'IFPEN sont menés en partenariats étroits avec les milieux industriels et académiques nationaux, européens et internationaux.

Les crédits alloués pour 2019 ont participé au financement des activités suivantes :

Recherche et innovation dans le domaine de la Mobilité durable

Les ressources d’IFPEN consacrées à la mobilité durable composent l’Institut Carnot « IFPEN Transports Énergie ».

Mobilité électrifiée

La technologie IFPEN de moteur électrique synchro-réluctant a fait l’objet de deux projets industriels.

IFPEN a porté le projet MODALIS² dans un appel à propositions H2020. Ce projet qui fédère des membres de l’alliance batterie autour d’IFPEN (Saft, Solvay, Umicore, Siemens…) a été sélectionné et démarrera en 2020. Il s’agit de développer les modèles et outils de simulation pour les futures technologies de batteries.

Le projet EASYMOV a été l’un des six projets lauréats du Challenge Energina IFPEN 2018. Il vise à apporter une réponse aux enjeux de la mobilité des charges lourdes en milieu hospitalier afin de diminuer les troubles musculo-squelettiques (TMS), première maladie professionnelle en France. Ainsi, après avoir consolidé fin 2018-début 2019 l’intérêt de la solution auprès de divers acteurs du domaine et finalisé un prototype au cours du premier semestre, le projet est rentré dans une phase préindustrielle. Après une première recherche de partenaires, le choix s’est finalement tourné vers une solution permettant l’émergence d’une start-up en 2020 : EASYMOV devient OWLONE.

Mobilité connectée

L’activité, en forte croissance depuis 2016, est structurée aujourd’hui autour de 3 partenaires externes utilisant les webservices conçus par IFPEN : DriveQuant, La Compagnie des Mobilités et Galanck. Les webservices ont aussi un objectif « pédagogique » : actuellement, ils sont appelés par le site gouvernemental JCMV (https://jechangemavoiture.gouv.fr/jcmv/) qui a pour objectif d’informer les citoyens sur l’empreinte carbone de leurs trajets automobiles et de les comparer avec des véhicules « plus verts ». Enfin, une nouvelle version de Geco air a été mise sur les stores en avril 2019. Elle propose une offre pour les Plans de Mobilités (PDM) des entreprises qui sont stimulés par la LOM de 2019. Un projet territoire d’Innovation (TIGA) a été accepté en 2019 permettant de placer IFPEN comme concepteur/opérateur de l’observatoire de la mobilité pour le grand ouest parisien.

Mobilité à faible impact environnemental

Les travaux d’amélioration du rendement effectif des motorisations essence ont été poursuivis, ainsi que les travaux pour réduire les émissions de polluants (particules fines, etc.) et pour récupérer l’énergie thermique contenue dans les gaz d’échappement pour les plus fortes puissances.

Recherche et innovation dans le domaine des Energies nouvelles

Transformation de la biomasse non alimentaire en biocarburants et bioproduits

IFPEN contribue à la démonstration et la mise en place de filières industrielles françaises de production de biocarburants de deuxième génération, notamment au travers des projets collaboratifs BioTfueL (biodiésel et biokérosène) et Futurol (bioéthanol). Les essais de BioTfuel se sont poursuivis sur les pilotes de démonstration et des contacts commerciaux ont été initiés. La technologie Futurol a été mise sur le marché. L’année 2019 a été mise à profit pour construire une évolution de l’offre avec une production ex-situ des enzymes. En parallèle, IFPEN œuvre à fédérer un tour de table pour une 1ère industrielle en France de la technologie.

IFPEN investit également la chimie biosourcée, notamment la mise au point de procédés permettant la fabrication de plastiques (projet Bio-TCat) ou caoutchouc (projet BioButterfly) issus de ressources végétales. Il a été décidé de réaliser un expérimentateur pré-industriel pour le projet BioButterfly sur le site de Bassens, avec la coopération de Michelin et de l’Ademe. La rédaction d’un livre de procédé blanc (description du procédé à destination de l’acheteur) a été lancée pour le projet Bio-TCat mené avec Axens et Anellotech, pour la production d’intermédiaires chimiques entrant dans la fabrication d’objets courants (bouteilles en plastique, vêtements, etc.) sur la base des tests réalisés sur le pilote.

Production d’énergie en milieu marin

Les travaux d’IFPEN visent à proposer des solutions technologiques dans les domaines de l’éolien posé et flottant et de l’énergie des vagues et de la houle, permettant une réduction du coût de l’électricité produite. Un travail est mené sur l’évaluation de la ressource en vent ainsi que sur la mise au point de systèmes de contrôle performants pour éoliennes offshore et systèmes houlomoteurs. L’objectif est d’optimiser la production d’énergie des systèmes par rapport à la ressource en vent ou en vagues disponible. Le contrôle permet par exemple d’orienter au mieux une éolienne afin qu’elle reçoive un maximum de vent.

IFPEN développe le logiciel DeepLines Wind™ de simulation du comportement dynamique des éoliennes offshore flottantes, en collaboration avec la société Principia. En 2019, IFPEN a mis en place des méthodologies avancées de calcul et réalisé les analyses couplées lors des itérations de design avec le logiciel DeepLines Wind. Par ailleurs une version beta du logiciel WiSe-Windfield, qui permet de reconstruire avec précision le champ de vent mesuré par un lidar placé sur la nacelle d’une éolienne, a été intégrée sur des systèmes réels.

Nouveaux marchés

IFPEN a mis en place un incubateur afin de favoriser l’émergence d’innovations en rupture dans le domaine des NTE. Un deuxième challenge d’innovation interne a été lancé en octobre 2019 et sera finalisé en 2020, centré sur les thématiques de l’Environnement et du Climat.

Par ailleurs, les travaux de valorisation des savoir-faire et technologies sur de nouveaux marchés ont été poursuivis :

- Stockage de l’énergie : IFPEN a installé un démonstrateur de batterie redox à flux intégrée à un micro-réseau (microgrid) sur son site de Lyon. Il vise, d’une part, à tester les propriétés et les limites d’utilisation des batteries dans un environnement représentatif, et d’autre part, à valider des systèmes de gestion de l’énergie (EMS) qui pilotent et optimisent le fonctionnement du stockage et permettent d’intégrer au réseau des productions électriques variables d’origine renouvelable. Grâce aux avancées de 2019, des services EMS de pilotage à distance d’un stockage couplé à du photovoltaïque sont maintenant opérationnels sur le micro-grid IFPEN, intégrant la prévision de la consommation d’un bâtiment et de la production des panneaux, permettant le pilotage de la batterie redox qui y est installée.

- Recyclage des plastiques : IFPEN a poursuivi le développement d’un procédé de recyclage chimique du PET (polyéthylène téréphtalate, un plastique) opaque et coloré par glycolyse en vue de sa purification (décoloration, etc..) et de sa réutilisation pour les bouteilles. Les premiers échantillons obtenus sont satisfaisants en termes de qualité d’usage (couleur, pureté, etc..)  et un premier schéma de procédé a été établi. Les essais en cours se focalisent sur la consolidation des résultats en vue de passer à une étape de démonstration. Des contacts avec des partenaires sont en cours.

- Gestion du sous-sol pour les nouvelles technologies de l’énergie : cette nouvelle thématique concerne la géothermie et l’hydrogène sous deux axes transverses : la modélisation des stockages souterrains, ainsi que leur surveillance et leur impact environnemental. En 2019, le projet H2020 GECO, dédié à la réinjection des gaz non condensables dans les fluides géothermiques, a été lancé. Par ailleurs IFPEN a contribué, dans le cadre du projet sen4H2, financé par l’Agence Spatiale Européenne, au développement d’un outil numérique pour détecter à partir d’images satellites les émanations naturelles d’hydrogène.

- Captage et stockage du CO₂ : un partenariat stratégique a été signé en 2019 pour 5 ans avec TOTAL sur le Captage, Stockage et Utilisation du CO₂ (CCUS) et les technologies de réduction du CO₂ dans l’atmosphère.

Recherche fondamentale transverse

L’activité est majoritairement constituée de travaux de thèse qui portent sur la résolution de questionnements scientifiques ouverts, associés aux défis de la transition énergétique, et qui visent à préparer les innovations de rupture de demain. Le programme est structuré autour de 9 verrous scientifiques transverses, déclinés en défis à relever. Au-delà du démarrage d’une quarantaine de thèses, on retiendra également pour cette année :

- la création d’un laboratoire commun de recherche dans le domaine de la caractérisation multi-échelles et dynamique de matériaux poreux et nanoporeux pour la transition énergétique, regroupant le CNRS, l’ENS de Lyon, IFPEN, Sorbonne Université, l’Université Claude Bernard Lyon 1 et l’Université de Strasbourg ;

- la signature de deux nouveaux accords-cadres de partenariat en recherche académique avec l’INRAE et avec University of British Columbia ;

- la monté en puissance d’IFPEN sur de nouvelles thématiques en matière de participation à des projets collaboratifs nationaux ou européens en 2018-2019, avec des projets retenus notamment dans les domaines du véhicule autonome (PIA-ADEME), de la géothermie (H2020 et ANR), des batteries (H2020) et de la qualité de l’air (Ademe).

Formation des acteurs de la transition énergétique

Cette activité est assurée par IFP School, école de l’innovation énergétique et de la mobilité durable. En 2019, IFP School a obtenu pour une durée de 5 ans une nouvelle accréditation par la CTI (Commission des Titres d’Ingénieur) pour le diplôme d’ingénieur spécialisé pour l’ensemble des programmes, ainsi que le grade de master par arrêté du MESRI pour le diplôme d’établissement « Diplôme d’Etudes Supérieures Appliquées ».

Afin de répondre à l’évolution des besoins de l’industrie et des attentes des étudiants, IFP School adapte en permanence ses méthodes pédagogiques et ses modules d’enseignement. Elle accorde une large part aux compétences et métiers de la transition énergétique dans la plupart de ses programmes d’enseignement. En 2019, les deux nouveaux MOOC (Massive Online Open Course) « Tomorrow’s Mobility » et « Energy Transition : Innovation Towards a Low Carbon Future » ont réuni à eux deux plus de 25 000 participants dans plus de 100 pays. Une nouvelle chaire dans le domaine du management du CO₂, financée par Total, a été mise en place.

Soutien à la compétitivité des entreprises innovantes de taille modeste

IFPEN mène une politique de soutien à la compétitivité des PME, ETI et start-up par l’innovation dans les domaines de la mobilité, de l’énergie et des éco-industries, avec l’objectif d’accélérer les projets d’innovation et de codévelopper de nouveaux produits et services. Le soutien prend différentes formes : collaboration en matière de recherche et d’innovation, mise à disposition de compétences et de moyens techniques, aide à la valorisation industrielle, appui financier. En 2019, IFPEN a étendu son réseau de partenaires parmi les incubateurs et accélérateurs ayant une dimension nationale ou internationale (Incuballiance, InnoEnergy, Evolen Up, Plant 4.0). Aujourd’hui, IFPEN compte une dizaine de partenaires de ce type, permettant de gagner en visibilité et d’accroître les opportunités de collaborations avec des PME ou de jeunes entreprises innovantes.